[학부 세미나] 9/18(금) 김석 교수(연세대학교 기계공학과) "3D/4D 프린팅, 그리고 프로그래머블 기계물질"

기계공학부 구성원들의 많은 관심과 참여 부탁드립니다.

▣ 제 목: 3D/4D 프린팅, 그리고 프로그래머블 기계물질

▣ 연 사: 김석 교수

▣ 소 속: 연세대학교 기계공학과

▣ 일 시: 2026. 9. 18.(Fri) 16:00

▣ 장 소: 제2공학관 B040호

▣ 초 록

3D 프린팅은 이제 낯선 기술이 아니다. 그런데 만약 출력된 구조물이 물에 닿는 순간 스스로 형태를 바꾸고, 특정 각도로 쌓인 격자가 충격을 받는 순간 딱딱해지며, 독특한 모양의 표면 패턴이 물과 기름을 동시에 튕겨낸다면?

이것은 단순한 제조 기술의 이야기를 넘어서, 구조 설계로 기능을 '코딩'하는 새로운 물질 패러다임의 이야기다. 자연은 이미 이 해답을 알고 있었다. 뼈, 나무, 조개껍데기, 곤충의 외골격은 나노미터에서 센티미터에 이르는 다중 스케일의 셀룰러(cellular) 계층 구조로 이루어져 있으며, 재료의 화학적 조성이 아닌 구조의 형상·기공성·연결성·주기성이라는 설계 변수를 통해 물성이 프로그래밍된다.

본 세미나는 이 원리를 공학적으로 구현하는 Programmable Mechanical Materials, 즉 구조 설계를 통해 기계적·물리적 기능을 능동적으로 제어하는 물질을 주제로 한다. 특히 3D 프린팅을 핵심 제작 수단으로 삼아, 전통적인 절삭·금형 공정으로는 구현할 수 없었던 복잡한 멀티스케일 구조체를 어떻게 실현하는지를 구체적인 연구 사례와 함께 소개한다. 다루는 내용은 크게 세 가지다. 첫째, 물 반응형 4D 프린팅을 활용한 형상 변환 구조와 다공성 구조체 기반의 물질 변환 사례다. 둘째, 비주기 격자 기반 기계적 메타물질을 통한 강성·에너지 흡수 특성의 능동적 제어다. 셋째, 발수·발액·입자 포집 기능을 구현하는 생체모방 표면 미세구조 설계 및 대면적 제조 기술이다.

이러한 사례들을 통해, 기계공학의 고전적 설계 관점이 재료과학·제조공학·물리학과 융합되어 어떤 새로운 가능성을 열어가고 있는지 살펴본다. 나아가 학부생으로서 이 분야에 어떻게 첫발을 내디딜 수 있는지를 함께 나누는 자리가 되길 기대한다.